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第1篇

一、利用大學(xué)物理實驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

實驗教學(xué)本身就是一種思想的嘗試與探索，其主要目的是了解事物的本質(zhì)和規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上，進行不斷的創(chuàng)新。由此可見，大學(xué)物理實驗對提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力具有重要意義。

（一）學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)

發(fā)散思維是創(chuàng)新思維的核心部分，解決問題的過程是發(fā)散——集合——發(fā)散的循環(huán)過程。大學(xué)物理實驗教學(xué)是一種基于創(chuàng)新思維框架下的由發(fā)散到集合，再由集合到發(fā)散的循環(huán)過程，通過培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，從而達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。例如：學(xué)生在進行固體密度的測量實驗時，就要考慮到該固體是否規(guī)則，在液體中的懸浮狀況，是否溶于液體等，因此，在多種可能的情況下，學(xué)生就要探索不同的實驗方法，調(diào)動發(fā)散思維，從而實現(xiàn)掌握知識，提升自身的創(chuàng)新思維能力。

(二)實驗過程是學(xué)生發(fā)散思維的訓(xùn)練過程

物理實驗是圍繞一個既定的問題開展的，學(xué)生需要調(diào)動自身的多種思維能力，運用各種思維方法，例如：綜合、分析等，只有這樣，才能真正的實現(xiàn)實驗?zāi)康?。在這個過程中，學(xué)生的邏輯思維得到了訓(xùn)練。例如：在進行“偏振現(xiàn)象”研究實驗時，要求學(xué)生設(shè)計出各種光路，使之產(chǎn)生不同的偏振光，進而觀察不同條件下的實驗現(xiàn)象，并進行相互對比。實驗前，學(xué)生要根據(jù)自身掌握的知識，進行科學(xué)的假設(shè)，做好實驗設(shè)計；實驗過程中，一步步進行驗證。類似的實驗探究活動能夠幫助學(xué)生有效的將邏輯思維融入其中，并提升學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力。

（三）學(xué)生在物理實驗中提出質(zhì)疑，進而提升批判思維能力

傳統(tǒng)的“一言堂”很大程度上抹殺了學(xué)生的批判思維能力，新課改中明確提出，要積極培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，而批判思維的形成，恰恰是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，教師在實驗教學(xué)過程中，理應(yīng)鼓勵學(xué)生提出質(zhì)疑，并帶著質(zhì)疑在實驗中加以批判、驗證。例如在進行鈉光燈波長測量時，有些學(xué)生發(fā)現(xiàn)測量值與理論值不相符，在深入研究后，發(fā)現(xiàn)鈉光是由雙黃線構(gòu)成的，即兩種波長的混合值，并受到實驗環(huán)境的影響。學(xué)生在物理實驗中提出質(zhì)疑，進而提升了批判思維能力。

（四）學(xué)生在物理現(xiàn)象分析過程中形成直覺思維能力

很多物理實驗現(xiàn)象需要認真觀察才能捕捉到，因此物理實驗不僅要求學(xué)生掌握好時間，具備邏輯推理能力，還要具備一定的分析預(yù)見能力。例如伽利略首先直覺地判斷“重物先落地”是錯誤的，然后通過一次次的實驗，得出物體的落地速度不因重量而改變的結(jié)論，了亞里士多德“重物先落地”的說法。

二、大學(xué)物理實驗教學(xué)存在的主要問題

(一)教學(xué)設(shè)備單一，實驗儀器高度集成，學(xué)生的動手能力受到制約

物理實驗儀器的技術(shù)含量越來越高，實驗儀器高度集成，很多實驗步驟都無需學(xué)生動手，這樣會使學(xué)生的動手機會越來越少，動手能力提升緩慢。機械的實驗操作，也很難讓學(xué)生對各種實驗原理和設(shè)計方法有所了解，更別說創(chuàng)新了。

(二)教學(xué)內(nèi)容陳舊，內(nèi)容較多

目前物理實驗教學(xué)內(nèi)容多是以驗證性實驗為主，而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的綜合性、設(shè)計性實驗相對較少，并且在實驗教材中，對實驗的原理、方法甚至實驗數(shù)據(jù)的處理方案都一一列出，學(xué)生做實驗的任務(wù)就是機械操作，并得出已經(jīng)知道的實驗結(jié)果。這樣的實驗，對于學(xué)生鞏固所學(xué)知識有很大幫助，但對分析能力、設(shè)計能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)卻是意義不大，甚至?xí)箤W(xué)生養(yǎng)成懶惰、不善于動腦的習(xí)慣。

(三)教學(xué)模式落后

一直以來，物理實驗的教學(xué)模式多是沿襲傳統(tǒng)教學(xué)模式。學(xué)生被動接受教師“無微不至”的講解，然后按部就班地順利完成實驗?？此埔黄昂椭C景象”，但是真正的教學(xué)目的卻沒有達到。隨著教學(xué)改革的不斷推進，這種教學(xué)模式已經(jīng)顯得落后。

(四)實驗教學(xué)過程限制頗多

由于實驗教科書的指導(dǎo)相當詳細，教師只要監(jiān)督學(xué)生一步步完成實驗即可，因此在實驗教學(xué)過程中，教師僅起到了“監(jiān)工”的作用，而教師的引導(dǎo)作用卻無從體現(xiàn)，學(xué)生也無法發(fā)揮創(chuàng)新能力，甚至還受到教師的諸多束縛，例如：當提出異議時，教師會認為學(xué)生不聽話(書中已經(jīng)寫得清清楚楚，偏要提出不同意見)，并認為是故意找茬。另外，由于實驗課時較少，教師力爭在有限的時間內(nèi)完成大量的實驗教學(xué)工作，也有意壓縮學(xué)生探究、驗證質(zhì)疑的時間，從而導(dǎo)致學(xué)生的實驗效果看似顯著，實則問題頗多。

（五）實驗室缺乏創(chuàng)新環(huán)境

高校的實驗室往往定時開放，并且很多實驗內(nèi)容也未能面向全體學(xué)生(主要指本科生)。學(xué)生的很多創(chuàng)新思想不是因缺少實驗儀器，就是因儀器使用受限而被扼殺在搖籃里。另外，實驗室在師資力量上，也存在嚴重不足，很多教師多年都未獲得過繼續(xù)深造的機會，自身的專業(yè)知識和教學(xué)理念仍停留在多年前。這樣培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力便很難達到良好的效果。

三、大學(xué)物理實驗教學(xué)改革

(一)改革實驗課程體系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

能力根據(jù)物理實驗自身的研究方法和規(guī)律，建立從易到難、由單一到綜合，循序漸進、逐步提高的大學(xué)物理實驗課程教學(xué)體系。在大學(xué)物理實驗課程教學(xué)體系中，重視實驗選修課的設(shè)置，滿足人才培養(yǎng)的需要，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新活動的空間。增加設(shè)計性、綜合性實驗的比例。鼓勵學(xué)生靈活運用分析、歸納、判斷等思維方法，在頭腦中形成直覺和想象，構(gòu)思實驗方案,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

(二)開放物理教學(xué)實驗室，提高實驗經(jīng)費投入

實驗室要面向全體學(xué)生開放，時間也不局限于上課期間。從設(shè)備的安全及使用效率考慮，可指定專門教師指導(dǎo)和管理，但不能扼殺學(xué)生實驗的積極性。學(xué)生如需動用貴重儀器，可征得管理教師同意后進行。隨著物理實驗要求的提高，高校應(yīng)加大物理實驗經(jīng)費的投入，并做到專款專用，同時還要預(yù)留出更新設(shè)備的資金。另外，高校還應(yīng)該注意儀器設(shè)備的科學(xué)使用，提高設(shè)備的使用效率，尤其是一些大型儀器設(shè)備。

(三)更新理念，增強創(chuàng)新意識

創(chuàng)新不是一時的憑空捏造，而是要具備創(chuàng)新意識和相關(guān)的知識儲備。由于教師在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識方面起著引領(lǐng)作用，因此作為教師，首先應(yīng)具備創(chuàng)新教育的理念，并應(yīng)用到教學(xué)中去，才能正確引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)；其次應(yīng)加強創(chuàng)新知識的學(xué)習(xí)，具備精深的專業(yè)知識和寬泛的綜合知識，掌握社會文化、科技發(fā)展的新動向，注重對新理論、新技術(shù)和新信息的了解，并將這些知識融入到大學(xué)物理實驗教學(xué)中去，才能引導(dǎo)學(xué)生把知識學(xué)活，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(四)注重培養(yǎng)學(xué)生實驗方法，促進學(xué)生創(chuàng)新潛力的發(fā)揮

要將科學(xué)發(fā)展史貫穿于大學(xué)物理實驗教學(xué)中，注重科學(xué)思想發(fā)展史的教育。例如：在電磁感應(yīng)實驗中，介紹法拉第在仔細分析電流的磁效應(yīng)基礎(chǔ)上，認為電流既然能產(chǎn)生磁場，反過來磁場也應(yīng)該能產(chǎn)生電流，因此提出了磁能生電的假說。盡管在實驗中經(jīng)歷了無數(shù)次的失敗，但他信念堅定，最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，讓學(xué)生感受科學(xué)探索的艱辛歷程，把學(xué)生融入到科學(xué)家的思維情境和發(fā)明創(chuàng)造的氛圍中，促使學(xué)生將自身的學(xué)習(xí)和人類社會的發(fā)展有機結(jié)合起來，更加積極主動地吸收人類社會的先進思想。同時科學(xué)家的創(chuàng)新思維方法又可以從方法論上指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，使學(xué)生主動地從不同視角創(chuàng)造性地思考問題，從而有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(五)利用信息技術(shù)，開拓創(chuàng)新思維空間

第2篇

該實驗所要到達的目的概括起來主要有5點：1）讓學(xué)生觀測樂音間的差異以及與噪音的本質(zhì)差異；2）研究樂音間（頻率或周期）的關(guān)系；3）探究樂音悅耳和諧的原理；4）感受古人之偉大（體驗“三分損益”制管樂器，體驗“十二平均率”）；5）讓學(xué)生學(xué)會示波器的使用，了解虛擬儀器的應(yīng)用．

聲音是一種機械振動，它是一種可在特定媒介中傳播的機械波．而樂音是一種有別于噪音的特殊聲音，它經(jīng)常是悅耳的，當然可作為一種信號被感知．它可發(fā)自一個腔體，這個腔體可以是動物的喉嚨，也可以來自樂器，如管樂或弦樂器等．

要讓學(xué)生看到不同聲音的差別，包括不同樂器發(fā)出樂音的音色差異，了解樂音悅耳的原理，理解其組合在一起的和諧原理．感受分辨這些信息，需要借助聲音探測器（如麥克）以及顯示裝置（如示波器）等．因此這個實驗的核心目的之一就是讓學(xué)生了解示波器的功能并有機會接觸虛擬儀器．但僅僅了解示波器等裝置是不夠的，其目的之二是借助示波器通過觀察和測量了解樂音和噪音的差異，了解樂音的構(gòu)成要素，如響度、音色、音調(diào)高低、時長與觀測聲音信號的強度、波形、周期和頻率與持續(xù)時間等量的對應(yīng)性．目的三是研究不同樂音之間的關(guān)系．比如一個有八度差異的高低不同的同一個音的頻率關(guān)系，如Do和高音Do，研究一個八度各音階的頻率關(guān)系．目的四是在時域分析之外引入頻域（頻譜）分析的概念，探究樂音悅耳的原理，以及多個特定樂音組合（如和弦）讓人感到和諧動聽的原因．最后讓學(xué)生了解“三分損益”方法來制作發(fā)音排簫，以及驗證“十二平均率”，進而讓學(xué)生了解音樂與數(shù)學(xué)的科學(xué)關(guān)系，體會中國古人對世界音樂文明做出的了不起的貢獻，以期增加學(xué)生們興致及民族自豪感和自信心，這是相當重要的．

2大學(xué)文科實驗儀器與裝置

實驗硬件將由發(fā)聲部分、接收部分、顯示分析部分組成．發(fā)聲部分可以是真實樂器（笛簫、小提琴、二胡等），也可以是電子琴（可以模仿若干種類的音色）；還可以是自制發(fā)音腔管，其腔長可調(diào)控，如用試管注以不同水位吹響可發(fā)出音響，還可以是軟管；可以是自制的帶移動琴碼的單弦琴，其弦可調(diào)控松緊控制發(fā)聲頻率．可用聲頻信號發(fā)生器將信號經(jīng)功放后由音箱放出，信號可直接接入后續(xù)的接收單元，以顯示與分析信號的特性．在接收部分，發(fā)出的聲音可由麥克接收轉(zhuǎn)變成電信號，可考慮使用計算機用的微型麥克接入帶聲卡的計算機．

顯示和分析部分的功能可由示波器或計算機來實現(xiàn)．樂音信號可在時域和頻域被展示出來，即可以得到如波形、強度、主周期或頻率的時域信息，也可以得到頻譜成分強弱分布的頻域信息．用計算機編制的特殊界面，如LabVIEW界面（其實例見圖1），可實現(xiàn)樂音的顯示與分析．我們可以分析錄制的波形文件，也可以直接分析采樣接收即時的聲音信號．總之實驗需要樂器、模擬電子琴、琴弦、腔管、聲頻信號發(fā)生器、耳麥、有源音箱、示波器、計算機（配有聲卡和LabVIEW軟件）等硬件設(shè)備即可開設(shè)該課程．過去書本中枯燥的示波器的應(yīng)用實驗被巧妙地融到該實驗之中［3］，同時先進的計算機虛擬儀器技術(shù)（用LabVIEW實現(xiàn)）也被學(xué)生接觸到了．事實上學(xué)生在實驗中不會再感到枯燥乏味了．

3實驗內(nèi)容

在教學(xué)課件的設(shè)計中，不同以往先給出原理，再列出實驗步驟，給出實驗要求和問題討論等講義寫法，為了讓學(xué)生感興趣主動思考并查閱知識，在指導(dǎo)書上先預(yù)設(shè)了若干個引子，之后才提出了一些問題供學(xué)生思考，并在適當?shù)奈恢媒o出提示和知識點講解，或者先提出適當開放的問題鼓勵學(xué)生預(yù)習(xí)時上網(wǎng)預(yù)先查詢，或上課時利用實驗室開放的Wifi環(huán)境即時上網(wǎng)，以期讓學(xué)生養(yǎng)成了主動查閱知識掌握原理的好習(xí)慣，而不是被動地被灌輸知識．

在指導(dǎo)材料的引子中談到了“音樂之神奇”［4］：“提起音樂，大家都會感受到它的無窮魅力．有人說‘音樂是一種美妙的宇宙語言’，它能描述出世間萬物傳達出萬種情感，它很容易讓你‘感染’上喜怒悲傷，緊張和放松，讓你體會到雄偉與悲壯，感受到纏綿和無奈，甜美和苦澀；‘它是一只神奇的魔筆’，它能給你以形象，描繪出一個場景，展示出一幅畫卷，讓你‘看到’事物美與丑，剛與柔，它能展示出氣勢的恢弘與凄涼，讓你感受陽光的明媚以及黑暗的陰森和恐怖．它讓人徘徊在夢幻與現(xiàn)實之間，可給人以壓抑、或者引起亢奮、亦或是緊張感，它也會給人以無盡的向上力量……．音樂是個樂音的集合體，它發(fā)自不同樂器和我們喉嚨，不同高低、不同強弱、不同時長的樂音按著一定順序如詩一般的流淌．有時它可以是涓涓溪流，有時它可以是奔騰怒吼的大江．那音樂的魅力到底來自何處？……”．我們相信這樣就敘述就比較適于引導(dǎo)學(xué)生以自然的非生硬有文彩的方式接觸實驗專題．在小知識點提示里，我們談到了畢達哥拉斯，談到了數(shù)學(xué)與音樂的和諧，談到了信號的頻譜理論，談到傅里葉和亥姆霍茲在物理學(xué)和生物醫(yī)學(xué)方面對音樂的貢獻［5－6］，談到了中國古人在音樂方面對世界文明的偉大貢獻，談到了“五度相生律”和“十二平均律”，談到了《管子》和《呂氏春秋》中記載過的用“三分損益法”來生樂音制蕭事情，我們也給出了特定音調(diào)的一個八度音程內(nèi)各個音符的頻率定義，進而為后續(xù)學(xué)生測量樂器發(fā)出音響的音準和比較各音的關(guān)系埋下伏筆．如談及中國古代的“三分損益法”發(fā)明：“中國春秋戰(zhàn)國時期的《管子》、《呂氏春秋》記載過古人研究過如何用此法制備竹管樂器［4，7］．他們以一根長約8寸的發(fā)音竹管為標準，記為‘黃鐘’音（相當于Do），再截取長約為其2／3（長約5．2寸）的另一竹管，可以吹出另一個高五度的音，記為‘林鐘’（相當于Sol），再將這5．2寸的竹管接上其1／3對應(yīng)長度約7寸的竹管吹響可以得到比‘林鐘’低四度‘太簇’音（相當于Re），如此循環(huán)操作，做1／3比例的‘損’和‘益’，便可以得到在一個八度內(nèi)幾乎所有樂音（Do，Re，Mi，F(xiàn)a，……）”．上課時給出“三分損益法”示意圖，從中可讓學(xué)生總結(jié)出各個音的近小整數(shù)比關(guān)系，因為學(xué)生知道管長決定樂音頻率的道理．從而引起學(xué)生對多樂音組合（如和弦）和諧動聽的理解或猜想，并為指導(dǎo)學(xué)生后續(xù)自制排簫奠定原理基礎(chǔ)

4大學(xué)文科教學(xué)過程控制

教學(xué)過程控制先學(xué)會示波器的使用，如通過了解已知頻率的周期信號如何在示波器上正確顯示的過程，讓學(xué)生學(xué)會如何使信號穩(wěn)定，并能得到如信號幅度、周期，進而得到頻率等信息，并和信號源顯示的信息（或已選好的頻率值）對照，以期增加學(xué)生的自信心．讓學(xué)生觀察由樂器產(chǎn)生的樂音信號在示波器上的形態(tài)，首先了解到了樂音的（準）周期性，讓學(xué)生看到不同樂器音色在波形上體現(xiàn)出的差別，讓學(xué)生看到樂音的長短和時間上的穩(wěn)定對顯示難易的差別．學(xué)生很容易分辨出管樂（如長笛）與弦樂（如小提琴）的樂音信號波形的持續(xù)穩(wěn)定性，以及鍵盤樂器（如鋼琴）的聲音的脈沖特性，同時看到了各種樂器波形（偏離正弦波）的非對稱性或不規(guī)則性，進而適時引出頻譜成分的概念．研究較單純的（單一頻率低的正弦波）聲波（純音）構(gòu)成的一個八度音階Do，Re，Me，F(xiàn)a，Sol，La，Ti，Do（如C調(diào)的1，2，3，4，5，6，7，1·）的頻率關(guān)系，可直接利用顯示波形來得到周期和頻率信息，總結(jié)出其間的小整數(shù)比關(guān)系，尤其是高低不同的同一音的頻率關(guān)系，進而修正音階頻率等間隔的錯誤印象．也可以利用合成出來的李薩如圖形將所研究樂音信號與已知信號源信號比較得出頻率關(guān)系．針對管腔發(fā)音的結(jié)構(gòu)，如可吹響的試管或豎笛，研究樂音的組成，讓學(xué)生看到它實際是由一套純音（單一頻率正弦波）按比例組合而成的，一般被稱之為主音（principal　tone）與泛音（overtone）的組合，又被稱為與倍頻音（multiplied　tones）或諧音（harmonic　tones）的組合，了解主音和泛音之間的頻率成倍關(guān)系，進而理解為何越“純凈”的音越好聽的道理．也引申出傅里葉頻譜分析與合成的原理，以及了解亥姆霍茲是怎樣通過研究樂音的成分與相互作用開創(chuàng)性地研究樂音對人類生理與心理施加影響的．可讓學(xué)生先用注水的方式得到有不同空氣柱高度的試管，然后吹出八度音階，分別比較其（主音）間的頻率關(guān)系．適時引出自行設(shè)計的適宜頻域分析的Lab－VIEW界面，對發(fā)出的聲音觀察頻域上的頻譜特征．可故意制造噪音，觀察其頻譜形態(tài)，然后可用試管發(fā)聲比較前后信號的頻譜變化，進而佐證為何純音好聽的說法．再觀察單弦拉動和吹試管所發(fā)聲音的頻譜特點，進而總結(jié)出倍頻關(guān)系，從而聯(lián)想到固定長度的腔或弦共振時可支持多種可能頻率波的駐波的物理原理解釋．可讓學(xué)生由塑料吸管制作發(fā)音簧片，研究其前端預(yù)留長度與可吹出音的高低關(guān)系；可研究笛子或簫的孔的排布位置，以及放開和按住哪些孔組合對發(fā)出聲音高與低的影響；可研究和弦和諧原理，如Do，Me，Sol構(gòu)成的大三和弦的和諧道理，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)其單獨各個音倍頻之間周期性重疊的關(guān)系；由Do，Me和Re，Ti　4個音彈奏樂段，讓學(xué)生感受貝多芬“命運交響曲”引起的從快樂到壓抑的情緒產(chǎn)生的原理．

5教學(xué)效果與學(xué)生反饋

事實證明，此次教改是成功的，學(xué)生熱情高漲，爭搶著選擇上“樂音研究”實驗，甚至不顧有否成績也要旁聽．教學(xué)效果極好，學(xué)生受益頗多．從抽取的部分學(xué)生反饋意見中也能看到這些．

有學(xué)生在報告后寫到：“我以前聽音樂，只是出于對音樂的那種動人的感覺，并未意識到其背后與頻率的關(guān)系，雖然小的時候，也會用藥瓶子加些水吹出一些簡單的音，但并未深入地了解過背后所蘊藏的科學(xué)原理．和諧之音其實就是在人耳可聽到的范圍內(nèi)，幾個單音的公共頻率越多，那聲音就更和諧．而噪音則是由太多頻率不同的音，尤其是相位無規(guī)律的音合起來的音，這樣無規(guī)律的組合使聲音變得噪．音階也是如此，音調(diào)的高度與頻率跨度的關(guān)系，仿佛是種巧合卻又是種必然，讓人越發(fā)地感到科學(xué)的神秘力量和魅力．我們可以利用頻率不同的單音，制造出更美妙的和弦，這一藝術(shù)與科學(xué)的結(jié)合是如此神奇，而又如此美妙……”

另一位學(xué)生寫到：“今天我‘看見了’樂音！我一直很喜歡音樂，初中的時候也了解了樂音的本質(zhì)是機械波，可它是書本上的知識，沒有親手實踐過，這次實驗對我的沖擊很大．第一次使用示波器（以前只見過插圖），在老師的指導(dǎo)下我看到了一列列的正弦波，它們就是能陶冶情操的音樂呀！和信號源的組合，我看到了一個個的李薩如圖形在顯示屏上變化，十分有趣．老師還以“命運交響曲”為例講了和弦伴音的秘密，我聽得很入神．不僅老師講，我還親自實踐自己造琴，在同學(xué)的幫助下我完成了對琴的測量，很有成就感．發(fā)現(xiàn)實驗原來也可以這樣做，好奇什么就做什么，不懂什么就自己探索，十分開放、引人探索，只是一節(jié)課時間太短，關(guān)于樂音也只是了解了初步，音樂不僅是音樂，還是物理，還是數(shù)學(xué)，音樂的美使我看到了數(shù)理的美……”．

6結(jié)束語

第3篇

物理實驗不同于一般的科研，尤其是大學(xué)的物理實驗需要學(xué)生自己進行實驗的操作，得出數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的處理，寫出實驗報告。學(xué)生進行物理實驗鍛煉的是操作實踐能力，如果完全利用計算機進行操作無疑會降低學(xué)生的動手能力，所以計算機應(yīng)該作為輔助手段，或者是發(fā)揮其在物理實驗中的特殊作用。

2多媒體技術(shù)在大學(xué)物理實驗中的應(yīng)用

物理實驗的計算機應(yīng)用其一就是利用多媒體技術(shù)進行物理實驗的教學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)物理實驗的教學(xué)已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，勢必要求改變物理實驗的教學(xué)方法，而計算機尤其是多媒體技術(shù)的應(yīng)用滿足了現(xiàn)在物理實驗的要求。

2.1利用多媒體技術(shù)進行教學(xué)

大學(xué)物理學(xué)承擔著培養(yǎng)新型人才的重任。物理實驗涉及面比較廣，但是實驗課時間有限，所以傳統(tǒng)的物理實驗往往無法讓學(xué)生充分的學(xué)習(xí)和操作，老師的講解也是“填鴨式”，完全按照課本的操作步驟讓學(xué)習(xí)進修操作，得到的數(shù)據(jù)往往也是根據(jù)課本上的公式得出的。而對媒體技術(shù)的引入，能夠讓教師獲得最先進、最前沿的物理實驗知識，讓學(xué)生的視野開闊，動手意愿更強，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。能夠豐富實驗教材，方便學(xué)生進行學(xué)習(xí)，客服傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)的弊端。利用多媒體技術(shù)制作物理實驗教學(xué)的課件，能夠大大提高教學(xué)效果。物理實驗的操作過程往往不具體，有些抽象描述如果利用傳統(tǒng)的教學(xué)模式無法直觀的表達給學(xué)生，而多媒體技術(shù)能夠利用計算機的模擬技術(shù)，將一些抽象的描述具體化為圖像、表格等，讓學(xué)生能夠直觀了解物理實驗的信息。比如大學(xué)物理實驗當中的“霍爾效應(yīng)”中平衡態(tài)的建立過程，就需要利用多媒體技術(shù)，將實驗中本來瞬間完成的動作放慢，讓學(xué)生仔細的進行觀察和理解。多媒體技術(shù)能夠使用計算機技術(shù)當中的PowerPoint，F(xiàn)lash等制作物理實驗課件，先讓學(xué)生近距離、科學(xué)的接觸物理實驗，能夠掌握模擬實驗的基本步驟，這樣在進行具體的物理實驗過程當中就會得心應(yīng)手，更好的鞏固已經(jīng)學(xué)習(xí)的理論知識。教師還可以利用網(wǎng)絡(luò)將已經(jīng)制作好的課件上傳到網(wǎng)上，方便學(xué)生自行學(xué)習(xí)。

2.2利用多媒體技術(shù)進行教學(xué)管理

物理實驗過程中，由于實驗室的設(shè)備有限，所以一般上物理實驗課都需要老師進行學(xué)生的登記，進行學(xué)生成績的考察和記錄。這些工作通常比較繁瑣，浪費時間和精力。而多媒體技術(shù)的應(yīng)用能夠方便老師利用計算機技術(shù)進行學(xué)生登記。學(xué)生還可以利用計算機技術(shù)在網(wǎng)上提前進行選課。多媒體技術(shù)在教學(xué)管理上的應(yīng)用應(yīng)該側(cè)重對管理系統(tǒng)軟件的開發(fā)，按照物理實驗的特殊教學(xué)管理模式開發(fā)相適應(yīng)的系統(tǒng)軟件。

3計算機仿真實驗在物理實驗中的應(yīng)用

隨著仿真技術(shù)的快速發(fā)展，計算機仿真實驗也隨之出現(xiàn)了。所謂的計算機仿真實驗就是虛擬實驗環(huán)境，能夠節(jié)約實驗室資源的利用和消耗，是利用現(xiàn)代科技的典型。

3.1計算機仿真技術(shù)在物理實驗中的作用

目前計算機仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實驗當中，大多數(shù)高校學(xué)生都稱仿真物理實驗儀器具有較高的仿真度、圖像和文字一起能夠增強學(xué)習(xí)的樂趣。其中，調(diào)節(jié)仿真儀器可以模擬真實的操作儀器，從而減少對真實儀器的損害，而且學(xué)生出現(xiàn)錯誤時候，能夠智能的提供幫助。再次，仿真實驗系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)進行的，所以能夠在網(wǎng)絡(luò)上進行傳播，實現(xiàn)資源的共享。

3.2仿真實驗在物理實驗中應(yīng)用的現(xiàn)狀

3.2.1仿真實驗在我國的產(chǎn)生和優(yōu)勢

我國對物理實驗中的仿真實驗起步比西方發(fā)達國家晚，但是后來者居上，我國也開發(fā)了一些非常好的仿真軟件，主要集中于一些技術(shù)較先進的單位，比如中國科技大學(xué)物理實驗中的仿真實驗，為物理實驗的教學(xué)模式提供了新的借鑒，該仿真實驗主要是充分發(fā)揮了計算機的功效，將教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者的操作融為一體，方便了一些沒有接觸過實驗的學(xué)生進行仿真模擬，對操作儀器和操作過程有了更加直觀的認識。仿真實驗在大學(xué)物理實驗中有很多優(yōu)勢，第一，仿真儀器可以進行拆卸，從而更好地對儀器進行觀察，讓學(xué)生和老師對儀器有更進一步的了解和認識。第二，可以隨意產(chǎn)生實驗中待定的物理量，從而適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)階段要求，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。第三，能夠模擬實驗的誤差，從而對實驗的質(zhì)量進行綜合的評價。第四，將學(xué)生所做的物理實驗得出的數(shù)據(jù)進行存儲，方便學(xué)生進行查閱，方便分析資料。

3.2.2仿真實驗的具體案例

某大學(xué)的物理實驗面臨著資源不充足和設(shè)備不先進的局限，為了滿足更多學(xué)生的需求，為了方便教師對物理實驗的學(xué)生報告進行更準確的核實，該校利用計算機仿真技術(shù)開發(fā)了新的物理實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是利用互聯(lián)網(wǎng)而產(chǎn)生的。整個系統(tǒng)的設(shè)置采用了教學(xué)大綱的實驗?zāi)Ｊ?，包括實驗儀器、實驗原理等很多模塊，主要分為基本模塊和附加模塊。

4總結(jié)